探討傳感器在自動化生產線供料站中的調試和應用

李磊

【摘 要】眾所周知，“自動化生產線”是高職院校新興的一門機電一體化課程。由于“自動化生產線”的前序課程較多，有“傳感學”“PLC技術”“液壓與氣動技術”“變頻技術”“伺服技術”“組態技術”等，所以作為學生來講，想要學好“自動化生產線”并不是一件容易的事情。而在這些眾多的前序課程中，傳感技術又是必不可少的部分，它存在生產線各個部分里，對機械和電氣部分起到了橋梁的作用，正是有了傳感器，整個生產線才能實現自動化。文章主要講述了傳感器在供料站中的特點、作用及安裝和調試過程，讓讀者能夠較輕松地明白傳感器在生產線中的作用。

【關鍵詞】高職院校;傳感技術;生產線

【中圖分類號】TP212;TP278【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）11-0104-02

0 引言

隨著工業4.0的蓬勃發展，自動化技術的發展也越來越快。正是有了各式各樣的自動化技術，我們的生活才變得更便捷，而傳感器技術的發展直接或間接地影響著整個工業自動化的發展速度和進程。感應元器件在自動化控制和編程中起到了關鍵作用，相當于關鍵支點，倘若沒有高靈敏度的傳感器加以支撐，就很難實現自動化的生產。當今社會各個領域都普遍應用了傳感器技術，其中在自動化生產線中，傳感器技術的應用尤其多。在供料站中有磁性開關、光電傳感器、接近開關等;在分揀站中有光電傳感器、光纖傳感器、接近開關和光電編碼器等。自動化生產線要求在預定的程序中準確、穩定地使各個環節連貫運行，這其中一定少不了傳感器，它們是自動化生產線中的“機關”。

“自動化生產線”是一門綜合性極強的學科，涉及傳感器技術、PLC技術、液壓與氣動技術、變頻器技術、伺服技術、組態技術等，并通過一些零器件將各個部分連成一個整體，通過“氣”和“電”各個部分有規律地動起來，并且按照程序設定的預定方式完成各種任務。而傳感器像機器中的螺絲一樣連接著各個部分，是生產線的測試和檢測元件，把非電信號按照一定的規律變換成電信號輸出[1]。本文僅對供料站中用到的一些傳感器如磁性開關、光電開關和電感式接近開關進行討論，研究它們的特點和作用及在生產線中的安裝和調試方法，供讀者參考。

1 磁性開關的特點、作用及安裝、調試

磁性開關是通過電磁感應工作的元器件，常用的磁鐵有永久磁鐵、橡膠磁和其他磁鐵。磁性開關內部結構有一個干式舌簧管，它其實就是一種有觸點的電子元器件，當有磁性物體靠近時，開關會動作發出信號，有物體遠離時開關會復位。磁性開關可用于多點控制，成本低、容易安裝。

1.1 磁性開關的特點和作用

在自動化生產線系統中，磁性開關主要作用于氣缸上，用于氣缸上機械手的位置檢測。由于它是非接觸式的檢測器件，沒有硬性接觸，所以響應速度快并且經久耐用，其工作原理類似于接觸器，就是當有磁性物體靠近磁性開關時，磁性開關發出信號并且動作，當磁性物體遠離時開關發出信號讓其復位。磁性開關有兩個電極，其中棕色的線接電源的正極，就是PLC的輸入端，藍色的線接電源的地，就是PLC的輸出公共端。在實際運用中，比如在供料站中，一般在氣缸的兩側裝上磁性開關，一側用于檢測機械手伸出到位，另一側用于檢測機械手縮回到位。當然磁性開關的安裝位置是可以調整的，只需要松開緊固螺絲，讓磁性開關在氣缸的滑道內滑動，到達指定位置后再把螺絲擰緊即可。

1.2 磁性開關的安裝和調試

在自動化生產線系統中，判斷氣缸是否伸出或縮回一般用磁性開關的動作信號。當機械手氣爪靠近伸出極限位置時，接近開關動作，信號輸出為“1”，顯示燈亮;當機械手氣爪靠近縮回極限位置時，接近開關也動作并且信號為“1”，指示燈亮;當沒有物體靠近時則顯示燈不亮。此外，磁性開關應和氣缸配合使用，當氣缸活塞移向磁性開關并且非常靠近時，開關有了“感知”，才會動作。在氣缸上安裝磁性開關，如若需要調整位置，需將螺絲擰松，讓磁性開關在滑道內打動到指定位置后，擰緊螺絲即可（如圖1所示）。

2 光電式傳感器的特點、作用及安裝、調試

光電傳感器是基于光電效應工作的傳感器，能把感受到的光信號轉換為電信號輸出，主要任務是測量光強，除此之外對于別的物理量例如光線的反射、折射、透射等，也能轉換過來用于測量位移、壓力、大小、速度等，因為是無觸點接觸式，測量中不存在任何外界的壓力和摩擦，所以經久耐用，并且效率很高，已廣泛應用于各個場合[2]。

2.1 光電式傳感器的特點和作用

光電傳感器在供料站中的作用是用來檢測料倉中的物料量，使用的具體器件是漫射式放大器，裝在料倉的外側，其工作原理是當有光線照射在被測物體上就會被反射回來。光電式傳感器由光源和光敏元件兩個部分構成，并且這兩個部分處于同一側。光電傳感器由發射器和接收器兩個部分構成。在工作的時候，發射器是始終發射光線的。當沒有物體遮擋住接收器時，光電開關處于常態是不工作的;當有物體遮擋住接收器時，反射回來的光線足夠強，接收器就會接受足夠的強光，使開關工作，改變當前狀態。

2.2 光電式傳感器的安裝和調試

光電開關的安裝關鍵是必須和被測物體在一定的距離范圍內，而且要考慮到被測物體的質量、大小、體積及表面平整度等，盡管它有很多優點，比如檢測距離長、反應快、抗干擾能力強等，但是如果光電開關調整位置不到位，對工件反應不敏感，動作的時候燈是不會亮的。當然，如果沒有工件靠近光電開關時，光電開關是沒有輸出的。

3 電感式傳感器的特點、作用及安裝、調試

電感式傳感器就是接近開關，用于檢測是否有金屬物體的一種特殊傳感器，其內部結構有電磁線圈等，利用電磁感應原理來測量非電物理量，其結構很簡單、體積小、反應快、抗干擾能力強，所以在很多場合都得到了應用。

3.1 電感式傳感器的特點和作用

在供料單元的料倉底座上安裝有一個電感式傳感器，用以檢測工件原材料是否為金屬材料，以便在分揀過程中將其放入指定的分揀區域。工療站中用到的電感式傳感器主要是電渦流式傳感器。所謂的電渦流式傳感器是電感式傳感器的一種，主要作用就是識別有無金屬物體靠近，用電渦流效應實現測量，效果良好，準確度高，當然一些基本的條件比如被測物體的距離、大小、體積、表面平整度等，都必須保持在規定的范圍內。選用和安裝電感式傳感器時，應該認真考慮檢測距離、設定距離，保證生產線上的傳感器能可靠動作[3]。

3.2 電感式傳感器的安裝和調試

電感式傳感器在使用時如同其他傳感器一樣，要注意和被測物體的距離關系，以及被測物體的質量、體積、大小、表面平整度等。在安裝和選用時，必須認真考慮這些條件，才能保證生產線長期準確地運行，保證生產線上的傳感器可靠動作。

4 結語

隨著“自動化生產線安裝與調試”綜合實訓項目不斷被全國廣大高職院校引入機電類專業綜合實訓項目教學，越來越多的高職院校開始重視這門課程。因為這門課程是大部分學科的綜合課，可以看成是機電類專業的頂尖課程、畢業課程。學會這門課程，就學會了大部分的專業課如“傳感學”“PLC控制技術”“液壓與氣動技術”“變頻器技術”“伺服技術”“組態技術”等。而傳感器又是其中的“關鍵先生”，因為21世紀是信息化的社會，信息技術已經成為科技領域的前沿技術和尖端技術。信息產業中，傳感器又作為一種中堅力量，其發展受到了社會各個領域的重視，在自動化領域里，只要有電氣，就離不開傳感器，比如交通、醫療、教育、食品、太空、微生物學、醫學領域等。學好傳感器，就像搭好了機和電之間的橋梁一樣，它是工業自動化的結點，是自動化的關鍵，只因有傳感器的存在，才不用像以前一樣“電線滿天飛，螺絲到處擰”。學好了這門課程，就能為后續學好其他自動化課程奠定堅實的基礎。

參 考 文 獻

[1]呂景泉.自動化生產線安裝與調試[M].第3版.北京：中國鐵道出版社，2017.

[2]陳杰.傳感器與檢測技術[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]趙振.自動化生產線安裝與調試[M].天津：天津大學出版社，2014.